Аннотация: Впервые проведен расчет адсорбции атомов германия на поверхности грани (100) вольфрама методом функционала плотности. Подложка вольфрама была выполнена как 2D-слой. 2D-слой W моделировался суперъячейкой W(100) 2?2?2. Расчет электронной плотности состояния и энергии адсорбции атома Ge проводился для трех мест адсорбции атома Ge: в ямочной позиции, в мостиковой позиции между поверхностными атомами W и над поверхностным атомом W. Один атом Ge приходился на 8 поверхностных атомов W. Наиболее предпочтительно адсорбция атома германия в ямочной позиции. Энергия адсорбции составляет значительную величину: 6,38 эВ. Адсорбция атомов Ge приводит к незначительной реконструкции поверхности W: максимальный сдвиг атомов W не превышает 0,15 A. Валентная зона 2D-слоя W(100) сформирована в основном W 5d электронами, с незначительным вкладом W 6s электронов. Зона Ge образована Ge 4p и Ge 4s электронами.

Аннотация: Методом ионно-плазменного высокочастотного напыления (магнетронное ВЧ-осаждение в условиях ионно-плазменного ассистирования при использовании генератора газовой (аргон) плазмы «ПИНК») на поверхности высокоэнтропийного сплава CoFeCrMnNi неэквиатомного состава сформированы борсодержащие покрытия элементного состава Al – Mg – B и Al – Mg – Ti – B толщиной 3 мкм. Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии установлено, что покрытия являются аморфно-кристаллическими, т.е. содержат наноразмерные 1,5-2 нм островки кристаллической фазы, расположенные в аморфной матрице. Показано, что осаждение покрытия сопровождается формированием в слое подложки (высокоэнтропийный сплав), примыкающем к покрытию, нанокристаллической структуры с размером кристаллитов 25-40 нм. На границах кристаллитов выявлены частицы борида железа состава FeB и Fe3B, что указывает на проникновение бора в подложку. Размеры частиц борида железа 5-8 нм.

Аннотация: Хорошо известно, что абсорбция газа полупроводниковой поверхностью приводит к изменению ее электрической проводимости. Это явление стало основой для технического производства различных газочувствительных сенсоров. Вблизи поверхности частицы из-за абсорбции и последующей ионизации молекул кислорода образуется поверхностная зона, обедненная свободными носителями заряда. Толщина этой зоны сопоставима с Дебаевской длиной и зависит от давления кислорода на поверхность частицы. В зависимости от размера частиц и степени их соединения, между ними могут быть или проводящие контакты, или контакты типа барьера Шоттки. Все это приводит к различному виду взаимосвязи между проводимостью и концентрацией определяемого газа. Так как основой чувствительности являются химические реакции между поверхностью твердого тела и газовыми молекулами, то наиболее востребованными являются материалы с большим соотношением поверхности к объему и с большой степенью пористости, т.е. наночастицы. В представленной работе рассмотрены основные возможные механизмы абсорбции газовых молекул компактированными наночастицами и проведен их анализ.

Аннотация: В нанокристаллических металлах существуют границы зерен, которые под воздействием приложенных вдоль них сдвиговых напряжений движутся вдоль нормали. Такие границы совмещают два вида зернограничной деформации – взаимное проскальзывание зерен вдоль границы и ее миграцию. Такая взаимосвязь легко объясняется в модели межкристаллитных границ с сопрягающимися кристаллографическими плоскостями. Путем решения дифференциального уравнения в условиях действия переменного напряжения находится функциональная зависимость смещения границы от координаты и времени. На основе этого находится величина рассеянной за период колебаний энергии и выражение для внутреннего трения, обусловленного вкладом таких границ. Оно имеет характер пика Дебая. Энергия активации процесса равна энергии активации зернограничной самодиффузии. Предложен атомный механизм движения границы, в основе которого лежат диффузионные процессы между протяженными ступеньками атомного масштаба в границе.

Аннотация: Активное внедрение устройств основанных на применении свойств межфазной границы металл-органическое вещество вызывает интерес к исследованиям характеристик данной границы, особенно большой интерес представляют металлорганические каркасные структуры. Синтез данных структур с необходимыми свойствами возможен благодаря тому, что можно варьировать как элементный состав в активных металлоцентрах, так и связывающие эти центры органические лиганды. В связи с этим, на первый план выходит необходимость понимания свойств и характера взаимодействия на границе металла с органическими веществами. В данной работе в рамках электронно-статистического метода получен вклад дисперсионного взаимодействия ячеек Вигнера-Зейтца в межфазную энергию кобальта на границе с неполярными органическими жидкостями. Установлены зависимости дисперсионного вклада от ориентации металлического кристалла и диэлектрической проницаемости органической жидкости. Показано, что дисперсионный вклад увеличивает межфазную энергию, а с ростом диэлектрической проницаемости жидкости величина вклада уменьшается.

Аннотация: Благодаря уникальному набору физико-химических свойств тяжелые вольфрамовые псевдосплавы c ультрамелкозернистой структурой, полученные из наночастиц современными методами порошковой металлургии, стали объектом повышенного интереса исследователей. В данной работе в рамках термодинамического подхода смоделированы особенности фазового состава наночастиц со структурой ядрооболочка расслаивающегося твердого раствора на примере тяжелого псевдосплава WCr. Для системы двух компонентов, ограниченно растворимых в твердом состоянии, продемонстрирован специфический эффект, заключающийся в том, что в отличие от систем в макроскопическом состоянии, не только объемная доля сосуществующих фаз, но и их равновесный состав существенно варьируется в зависимости от исходного состава системы. Для двух различных гетерогенных состояний структуры ядро-оболочка получены области термической стабильности, а также температурные зависимости равновесного фазового состава системы в каждом из состояний. Описана термодинамическая интерпретация полученных закономерностей на основе трех возможных механизмов понижения свободной энергии системы.

Аннотация: Теоретически проанализирована высокоскоростная деформация состаренного сплава с высокой концентрацией зон Гинье-Престона. Анализ проведен в рамках теории динамического взаимодействия дефектов. Получено аналитическое выражение зависимости динамического предела текучести от концентрации атомов второго компонента. Проанализированы причины различного влияния зон ГиньеПрестона на неупругие процессы при различных скоростях деформации. Показано, что при высокоскоростной деформации наноразмерные дефекты влияют на характер зависимости динамического предела текучести от концентрации атомов второго компонента. Эта зависимость становится немонотонной и имеет минимум и максимум. Максимум соответствует переходу от доминирующего влияния коллективного взаимодействия дислокаций на формирование спектральной щели к доминированию влияния коллективного взаимодействия атомов второго компонента. Минимум соотвествует переходу от доминирования торможения дислокации зонами ГиньеПрестона к доминированию торможения атомами второго компонента. Выполнены численные оценки вклада зон Гинье-Престона в величину предела текучести. Показано, что при высокой концентрации зон Гинье-Престона этот вклад является весьма существенным. Выполнены численные оценки концентрации атомов второго компонента, при которой концентрационная зависимость имеет максимум и минимум.

Аннотация: В качестве исходного образца оксида алюминия использован материал промышленного производства для изготовления керамических изделий. В качестве добавок, вводимых в основной материал в количестве 3% по массе, были приготовлены порошки оксида алюминия, полученные методом электрического взрыва проволоки, а также в реакциях горения нитрат-полимерного прекурсора на основе поливинилового спирта. Полученные добавки охарактеризованы с точки зрения, структуры, морфологии частиц. Образцы первого типа включали смесь разных модификаций оксида алюминия, второго типа – гидратированный оксид алюминия. Первые два образца состояли главным образом из неагрегированных шарообразных наночастиц с удельной поверхностью 20 и 69 м2 /г, а порошок, полученный в реакциях горения содержал плоские чешуйчатые частицы, он обладал удельной поверхностью 8 м2 /г. Введение наноразмерных добавок приводило к сдвигу дилатометрической кривой спекания компактизированных образцов в область более низких температур, максимально – до 140 градусов. Более активно снижал температуру спекания образец с наибольшей удельной поверхностью. Результат, полученный для добавки, синтезированной пиролитическим методом, был сравним с вышеназванным по сдвигу кривой спекания.

Аннотация: Исследовалось влияние оптической обработки поверхностей монокристалла парателлурита, соответствующих кристаллографическим плоскостям (100), (110) и (001). С помощью оптического профилометра NanoMap WLI1000 контролировался рельефный слой поверхности образцов. Для исследования влияния способа полирования процесс проводили с использованием трех методик – нейтральная полировка, кислотная, полировка и щелочная полировка. Определены характеристики поверхностей парателлурита после шлифования и полирования. Сделаны выводы о преимущественном использовании полирования с применением химических реактивов. Показана анизотропия отличающихся кристаллографическими направлениями поверхностей на скорость шлифования и полирования и на характеристики поверхностей. Исследования структуры шлифованных и полированных поверхностей, соответствующих кристаллографическим плоскостям, показали, что максимальная высота шероховатости наблюдается для плоскости (001). Максимально гладкая поверхность достигается для поверхностей, совпадающих с кристаллографической плоскостью.

Аннотация: Изучена возможность создания тонкопленочных газочувствительных сенсоров с применением композитных материалов, содержащих в своем составе олово, что позволяет значительно улучшить их характеристики, а также проведен послойный анализ металлов и многокомпонентных сплавов при воздействии сдвоенных лазерных импульсов на мишень в атмосфере воздуха. Все эксперименты были проводены с помощью лазерного двухимпульсного атомно-эмиссионного многоканального спектрометра LSS-1. В ходе данного исследования были изучены процессы формирования определенного компонентного состава приповерхностной лазерной плазмы, а также влияние параметра расфокусировки между сдвоенными лазерными импульсами при их воздействии на поверхность облучаемого образца. Таким образом, в данной работе проиллюстрировано развитие методов получения нанокластеров химических элементов при проведении спектроскопических исследований лазерной плазмы, образованной при воздействии двух последовательных импульсов на мишень и возможность получения нанопленок как чистых металлов, так и композиционных сплавов для последующего практического применения.

Аннотация: В работе представлены результаты исследования влияния свободной валентности (при отрыве атома водорода) на электронное строение радикалов нспиртов на примере радикалов производных н-гептанола (C ?H2-(CH2)6OH, CH3-C ?H- (CH2)5OH, C2H5-C ?H-(CH2)4OH, C3H7-C ?H-(CH2)3OH, C4H9-C ?H-(CH2)2OH, C5H11-C ?HCH2OH, C6H13-C ?H-OH, C7H15-O? ). Оптимизация геометрии и нахождение распределения электронной плотности в указанных соединениях получено методом функционала плотности B3LYP/6-311++G(3df,3pd) 6d 10f. Электронное строение выбранных молекул и радикалов исследовано в рамках «квантовой теории атомов в молекуле» (QTAIM): вычислены электронные параметры атомов и атомных групп, изучено распределение спиновой плотности, количественно охарактеризованы понятия «радикальный центр» и «свободная валентность». Рассмотрены индуктивный эффект и переносимость атомных групп, составлена качественная шкала групповых электроотрицательностей. Проведено сравнение возмущающего действия различных атомных групп, в том числе содержащих свободную валентность, на углеводородную цепь, посредством сравнения интегральных параметров групп, входящих в состав исследуемых соединений, с параметрами «стандартных» групп.

Аннотация: Представлено теоретическое исследование влияния концентрации висмута на структурные и электронные свойства твердого раствора GaAs1-yBiy с использованием теории функционала плотности в программном пакете VASP 5.4.4. Результаты исследования показали, что фундаментальная запрещенная зона GaAs1-yBiy увеличение концентрации висмута приводит к увеличению постоянной решетки GaAs1-yBiy, что вызывает внутреннюю асимметрию и снижению длинны связи Ga-Bi. Показано, что при увеличении количества замещающих атомы As атомов Bi в узлах кристаллической решетки наблюдается искажение положения соседних атомов Ga и уменьшение длины связи Ga-As. Установлено, что эти изменения обусловлены влиянием соседнего атома Bi, который влияет на длину связи Ga-Bi и снижает её длину вплоть до 2,6133 A при y равном 12,5%. Угол между связями Ga-Bi и Ga-Bi наоборот увеличивается при увеличении концентрации Bi и может достигать максимального значения в 110,9256°. Совокупность подобных структурных изменений кристаллической решетки GaAs1-yBiy в дальнейшем приводят к возникновению потенциальных дефектов в виде кластеризации атомов Bi или смещения атома Bi положение интерстиции. Установлено, что наиболее стабильной конфигурацией обладают суперячейки GaAs1-yBiy с концентрацией атомов Bi до 12,5%. Ширина запрещенной зоны твердого раствора GaAs1-yBiy уменьшается от 1,283 эВ до 0,712 эВ с увеличением концентрации висмута от 1,85 мол.% до 12,5 мол.%. Полученные значения ширины запрещенной зоны в целом близки к известным литературным данным. Это показывает, что прямая запрещенная зона этого сплава охватывает спектральную область от ближнего инфракрасного до инфракрасного диапазона.

Аннотация: Изучены каталитические свойства FeSO4, нанокластерного железомолибденового полиоксометаллата {Mo72Fe30} и нанокластерного молибденового полиоксометаллата {Mo132} при окислении фенола в этанолоизобутанольном растворе персульфатом. Для определения продуктов окисления, фенола, этанола и изобутанола кислотной природы в реакционную смесь в каждом эксперименте добавлялся сульфокатионит КУ-2, чтобы катализировать реакцию этерификации кислотных продуктов окисления с исходными спиртами. Продукты кислотной этерификации идентифицировались методом газо-жидкостной хроматографии с масс-спектроскопическим детектором. По конверсии фенола, этанола и изобутанола проведено сравнение каталитических свойств гомогенного катализатора FeSO4 (аналогичного реактиву Фентона) с гетерогенными катализаторами (полиоксометаллатами). Эти данные позволяют предполагать возможность дальнейшего поиска гетерогенных катализаторов, содержащих в своем составе Fe и Mo, при деструкции фенола перекисными соединениями.

Аннотация: В работе представлены результаты исследования гистерезисных свойств твёрдых растворов 24% Pb(In1/2Nb1/2)O3 – 49% Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 – 27% PbTiO3, полученные при регистрации петель диэлектрического гистерезиса и температурных зависимостей переключаемой поляризации. Экспериментально установлено, что при T = 293 K и напряженностях переполяризующего поля E = (140 – 301)·103 В·м-1 происходит лишь частичное переключение кристалла. В поле 271·103 В·м-1 насыщенные петли диэлектрического гистерезиса для кристаллов наблюдаются в двух интервалах температур 373-383 K и 437-440 K. Температурные зависимости диэлектрической проницаемости и переключаемой поляризации имеют две аномалии, первые из которых соответствуют области фазового перехода кристалла из сегнетоэлектрической ромбоэдрической фазы в тетрагональную. При температуре порядка 450 K кристалл переходит в параэлектрическое состояние. Электронномикроскопические исследования структуры кристаллов показывают, что различные участки поверхности содержат неоднородности, отличающиеся по композиционному контрасту от матрицы, представленной химическими элементами, основной массовый процент которых составляют кислород и свинец. В элементный состав неоднородностей входит также титан.

Аннотация: Жидкофазным синтезом из водных растворов хлорида кальция и гидрофосфата аммония при мольных соотношениях Са/Р 1,0-1,67 и величине рН 5-11 в присутствии полифенольного соединения (галловой кислоты) получены кислые, средние и основные фосфаты кальция. Методами рентгенофазового анализа и ИКспектроскопии показано, что в слабокислой среде (рН 5-6) при мольном соотношении Са/Р 1,0 образуется брушит, размеры элементарной ячейки которого могут уменьшаться в присутствии галловой кислоты. В щелочной среде (рН 8-11) полифенольное соединение хелатирует ионы кальция, что приводит к образованию аморфизированного фосфата кальция, который после прогрева при 800°С превращается в ?-трикальцийфосфат и гидроксиапатит. Выявлено, что наличие галловой кислоты способствует образованию основного фосфата кальция при более низком мольном соотношении (Са/Р 1,5), чем для стехиометрического гидроксиапатита (Са/Р 1,67). Методом термического анализа показано, что жидкофазный синтез фосфатов кальция в присутствии галловой кислоты способствует переходу брушита в пирофосфат кальция, а аморфизированных фосфатов кальция – в трикальцийфосфат и гидроксиапатит, при высокотемпературной обработке.

Аннотация: Работа посвящена экспериментальному исследованию поведения пузырьков при улавливании пылевидных материалов с наночастицами при соударении газожидкостных струй в барботажном слое. В статье рассмотрены вопросы применения каналов в струйном барботере и зависимость для выявления горизонтального перемещения в них пузырьков с наночастицами. Целью проведения данного этапа исследований является изучение поведения пузырьков газожидкостных струй при выходе без направляющего канала и через направляющий канал. Проанализированы результаты проведенных опытов на запатентованной конструкции струйного барботера. В статье представлены результаты проведенных опытов по изучению форм и размеров образующихся газовых пузырьков. Приведены графики, построенные после обработки кадров кинограммы по данным проведенных экспериментов. На базе предварительных испытаний обоснованы особенности использования каналов для создания соударения струй в экспериментальной установке для увеличения диапазона улавливаемых твёрдых частиц, включая наночастицы.

Аннотация: В настоящей работе представлены результаты исследования зеленого или биосинтеза наночастиц серебра с использованием водных экстрактов листьев клена и дуба. Эффективность процесса синтеза, размер и форма образующихся наночастиц изучены с помощью методов спектроскопии УФ-видимого диапазона, динамического светорассеяния, атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что образование наночастиц серебра сопровождается появлением в электронных спектрах водных экстрактов полосы плазмонного резонанса, максимум которой зависит от концентрации нитрата серебра и находится в диапазоне ~420-429 нм в спектрах листьев клена, а в спектрах экстрактов дуба наблюдается сдвиг в сторону больших длин волн ~425-435 нм, что соответствует формированию наночастиц большего размера. Согласно данным динамического светорассеяния размер наночастиц в экстрактах клена составляет ~60-68 нм, а в образцах дуба ~107 нм. Зафиксированные с помощью атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии различия в размерах и форме наночастиц, полученных в фитоэкстрактах клена и дуба, объясняются различным составом биоактивных веществ в растениях, участвующих в восстановлении ионов серебра и стабилизации поверхности наночастиц серебра.

Аннотация: В данной статье представлены результаты исследования свойств трех диффузионно-твердеющих припоев на основе легкоплавких сплавов галлия и порошка сплава медь-олово после введения инертных металлических порошков титана, циркония и гафния в количестве 5% каждого, что составляет добавку в 15 мас.%. После термической обработки при невысоких температурах (125°С) в течение 24 часов, и после высокотемпературной обработки (600°С) в течение 6 часов оценена микротвердость полученных композиционных диффузионно-твердеющих припоев. Относительно длительная термическая обработка при невысоких температурах не приводит композиции к достижению равновесных состояний, возможные физикохимические превращения не полностью в них протекают, что показывает увеличение твердости образцов после высокотемпературной обработки. Рентгенофазовым анализом определены образующиеся в результате диффузионного твердения фазы, образующие микро- и наноразмерные интерметаллические соединения, выделяющееся металлическое олово в виде наноразмерных выделений в межзеренном пространстве. Металлические порошки-наполнители, инертные при низкой температуре к воздействию, но хорошо смачиваемые галлием при высоких температурах с ним взаимодействуют, образуя наноразмерные интерметаллические соединения, дополнительно упрочняя композиционные припои.

Аннотация: Данная публикация продолжает цикл наших работ, направленных на совершенствование методологии построения мезомасштабных моделей сетчатых полимеров и характеризации их физических свойств. В качестве объекта изучения выбрана система получаемая из эпоксидной смолы на основе диглицидилового эфира бисфенола А и отвердителя трикарбоновой жирной кислоты. Структура данной системы формируется в результате трех параллельных реакций. Для их корректного воспроизведения предложен алгоритм, позволяющий учитывать особенности взаимосвязи всех протекающих процессов. Построение модели системы выполнено посредством отображения химической структуры мономеров на эквивалентное мезомасштабное представление. Модель использовалась для изучения взаимосвязи между строением и механическими свойствами формирующихся сеток в зависимости от соотношения объемных долей сомономеров в исходной реакционной смеси. Все расчеты выполнены в рамках метода реакционной версии диссипативной динамики частиц. Структура полимерных сеток в построенных образцах была охарактеризована с помощью топологического анализа. Исследование механических свойств выполнено посредством построения зависимостей «напряжение-деформация». Полученные результаты демонстрируют хорошую корреляционную взаимосвязь между плотностью несущих нагрузку цепей и механическими свойствами формирующихся сеток. Показано, что наибольшей жесткостью обладают образцы материала имеющие наивысшую степень конверсии и плотность числа несущих нагрузку цепей.

Аннотация: В статье обсуждается возможность получения упрочненного композиционного материала с пористой структурой на основе наноструктурированного гидроксиапатита, синтезированного методом осаждения из раствора. Новый материал получен путем механохимичекого синтеза гидроксиапатита с алюминием, кремнием, никелем, гафнием и титаном. Синтезированные образцы аттестованы с использованием современных физико-химических методов анализа. Показано влияние качественного и количественного состава композита на протекание процессов спекания и прочностные характеристики исследуемых образцов. Экспериментально установлено, что наиболее перспективной для разработки на ее основе биокомпозитов является система Ca10(PO4)6(OH)2 – Ti. Композиционные материалы данного состава с содержанием допирующего компонента (10-20 масс.%), обладают плотной равномерной структурой с высокой степенью кристалличности, с развитой пористостью, являются перспективным материалом для дальнейших исследований с целью внедрения его в медицинскую практику. На разработанный композиционный материал подана заявка на патент.